CTAB改性镁铝层状双氢氧化物高效去除Eu-EDTA放射性阴离子复合物的机理研究

放射性废水处理面临阴离子型核素络合物去除难题。埃及研究团队通过CTAB表面改性Mg/Al-LDH材料，实现Eu-EDTA络合物吸附容量提升50%（达36.6 mg·g-1），揭示其符合伪二级动力学和Langmuir等温模型，为核废液中稳定阴离子络合物去除提供新策略。

　　

核能发展伴生的放射性废水处理是当前环境治理的重大挑战，其中与有机配体如乙二胺四乙酸（EDTA）形成的阴离子型放射性络合物，因其高溶解度和稳定性成为传统处理技术的"顽疾"。以Eu(III)作为三价锕系元素模拟物，其与EDTA形成的[EuEDTA]^x-复合物在核废液中极具迁移性，常规沉淀、离子交换等方法收效甚微。如何高效捕获这类"顽固分子"，成为核环保领域亟待突破的科学难题。

针对这一挑战，埃及原子能机构（Egyptian Second Research Reactor, ETRR-2）的研究团队创新性地采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）对镁铝层状双氢氧化物（Mg/Al-LDH）进行改性，构建出兼具阴离子交换能力和疏水特性的新型吸附材料。相关成果发表于《Applied Physiology Nutrition and Metabolism》，为放射性阴离子络合物去除提供了材料设计与机理研究的新范式。

研究团队运用共沉淀法合成Mg/Al-LDH后，通过一锅法实现CTAB插层改性。采用FT-IR、XRD、SEM等技术表征材料结构，结合批次吸附实验探究pH、接触时间、温度等参数影响，通过动力学模型和等温线分析阐明吸附机制。特别利用ETRR-2反应堆制备的^152+154Eu示踪剂，实现吸附过程的精准定量。

【材料表征】
改性后的LDH-CTAB在FT-IR谱中显示2920 cm^-1处新增CTAB的C-H伸缩振动峰，XRD显示层间距从0.76 nm增至2.13 nm，SEM显示片层结构更疏松，证实CTAB成功插层。TGA显示改性材料热稳定性提升至250°C，为实际应用奠定基础。

【吸附性能】
在pH=6时，LDH-CTAB对Eu-EDTA的去除率较未改性材料提升50%，60分钟达90%吸附率，180分钟达到平衡。最大吸附容量达36.6 mg·g^-1，是原始LDH的1.5倍。竞争实验表明，Cl^-、NO₃^-等共存阴离子影响微弱，显示优异选择性。

【机理分析】
伪二级动力学模型(R²>0.99)表明吸附受化学作用主导，Langmuir等温线说明单层吸附特征。热力学参数ΔH=45.2 kJ·mol^-1、ΔG<0证实吸热自发过程，CTAB的季铵基团与Eu-EDTA的静电吸引是主要驱动力。

该研究突破性地将表面活性剂改性策略应用于LDH材料设计，通过"疏水外壳-静电捕集"协同机制，有效解决传统LDH对阴离子络合物吸附能力不足的瓶颈。不仅为核废液中稳定放射性络合物的去除提供新材料，其"有机-无机杂化"的设计思路更为环境功能材料开发开辟新途径。研究揭示的CTAB插层增强效应和吸附机理模型，对发展高效放射性污染治理技术具有重要指导价值。